ساخت یک مانومتر U-Tube (یو-شکل) یکی از جذابترین پروژههای مهندسی ساده است که به شما اجازه میدهد فشار گاز خانگی یا فشار باد را با دقت قابل قبولی اندازهگیری کنید. این ابزار بر اساس اصل تعادل مایعات کار میکند و هیچ قطعه الکترونیکی ندارد.
۱. مانومتر U-Tube چگونه کار میکند؟
این دستگاه از یک لوله شفاف به شکل حرف U تشکیل شده که نیمی از آن با مایع (معمولاً آب رنگی) پر شده است.
- وقتی هر دو سر لوله باز باشد، سطح مایع در دو طرف برابر است (P_1 = P_2).
- وقتی یک سر لوله را به منبع گاز (مثلاً شیر گاز یا خروجی یک پمپ) وصل میکنید، فشار گاز مایع را به سمت پایین فشار میدهد و سطح مایع در طرف دیگر بالا میرود.
- اختلاف ارتفاع بین دو سطح مایع (h)، نشاندهنده میزان فشار است.
۲. وسایل مورد نیاز
- لوله شفاف پلاستیکی (شلنگ تراز): حدود ۲ متر لوله نازک و شفاف (قطر ۶ تا ۱۰ میلیمتر).
- تخته چوبی یا پلکسیگلاس: به عنوان پایه برای چسباندن لوله (حدود ۵۰ سانتیمتر ارتفاع).
- خطکش یا کاغذ میلیمتری: برای اندازهگیری دقیق ارتفاع.
- آب و رنگ خوراکی: برای اینکه سطح مایع به وضوح دیده شود.
- بست کابل یا چسب نواری: برای تثبیت لوله روی تخته.
- اتصالات تبدیل (در صورت نیاز): برای متصل کردن سر شلنگ به شیر گاز.
۳. مراحل ساخت گامبهگام
گام اول: نصب لوله
لوله پلاستیکی را به شکل حرف U روی تخته قرار دهید. دقت کنید که انحنای پایین لوله نباید دچار تاخوردگی شود تا مایع آزادانه حرکت کند. لوله را با بست یا چسب روی تخته محکم کنید.
گام دوم: نصب مقیاس اندازهگیری
خطکش یا کاغذ میلیمتری را دقیقاً بین دو ستون لوله بچسبانید. نقطه "صفر" را در مرکز تخته در نظر بگیرید (جایی که قرار است سطح آب در حالت استراحت باشد).
گام سوم: اضافه کردن مایع
آب را با کمی رنگ خوراکی مخلوط کرده و به آرامی داخل لوله بریزید تا سطح آن در هر دو طرف دقیقاً روی عدد صفر قرار بگیرد.
۴. نحوه اندازهگیری و فرمول محاسباتی
برای اندازهگیری فشار گاز خانگی:
- یک سر لوله را به شیر گاز وصل کنید و سر دیگر را باز بگذارید.
- شیر گاز را به آرامی باز کنید.
- اختلاف ارتفاع (h) را بر حسب میلیمتر بخوانید (مجموع جابهجایی بالا و پایین).
فرمول ساده فشار:
در فیزیک، فشار از فرمول P = rho gh به دست میآید، اما در کاربردهای خانگی:
- هر ۱۰ میلیمتر اختلاف ارتفاع آب، تقریباً برابر با ۱ میلیبار فشار است.
- فشار استاندارد گاز شهری: حدود ۱۷۰ تا ۲۰۰ میلیمتر آب (معادل ۱۷ تا ۲۰ میلیبار) است.
۵. کاربردها در تعمیرات
- تست رگولاتور: میتوانید متوجه شوید که آیا رگولاتور پکیج یا آبگرمکن فشار را درست تنظیم میکند یا خیر.
- تست نشت نادیدنی: اگر فشار را وصل کنید و شیر اصلی را ببندید، سطح آب نباید تغییر کند. اگر سطح آب پایین آمد، یعنی در سیستم نشت گاز وجود دارد.
نکات ایمنی حیاتی
- طول لوله: ارتفاع تخته و لوله را بلند بگیرید (حداقل ۵۰ سانتیمتر) تا اگر فشار گاز زیاد بود، آب از سر دیگر لوله بیرون نپاشد.
- اتصال محکم: محل اتصال شلنگ به شیر گاز را کاملاً محکم کنید تا نشت گاز رخ ندهد.
- آب در لوله: مواظب باشید آب وارد لولهکشی گاز نشود. همیشه اول شلنگ را به شیر وصل کنید و بعد شیر را باز کنید.
